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在數(shù)字經(jīng)濟(jì)的今天，爆炸式增長的數(shù)據(jù)總量不但對存儲(chǔ)容量提出了更高的要求，大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及新技術(shù)、新應(yīng)用的層出不窮，也需要更快的存儲(chǔ)性能予以支撐。NAND Flash 具有更大的存儲(chǔ)容量、更高的擦寫速度和更長的壽命，是實(shí)現(xiàn)海量存儲(chǔ)的核心，已經(jīng)成為大容量存儲(chǔ)的主要選擇。隨著5G、AI、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的普及，全閃存存儲(chǔ)正快速在各行各業(yè)中落地。而移動(dòng)設(shè)備正成為NAND下一個(gè)戰(zhàn)場。

移動(dòng)端NAND需求大增，中國需求增速保持增長

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根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，2015年全球NAND閃存需求量為87EB，2022年將增長到861EB，2022年社會(huì)對NAND閃存的需求量將達(dá)到2015年的10倍。在移動(dòng)存儲(chǔ)方面，2018年到2022年手機(jī)存儲(chǔ)容量預(yù)計(jì)每年增長29%，2022年智能手機(jī)閃存市場規(guī)模將達(dá)230億美元。

移動(dòng)設(shè)備端對NAND需求大增。IC Insights發(fā)布的《麥克林報(bào)告》顯示，由于新冠疫情推動(dòng)遠(yuǎn)程辦公成為主要的工作方式，筆記本電腦、平板電腦等旺盛的市場需求使NAND銷售額在2020年增長了24%。據(jù) Strategy Analytics 數(shù)據(jù)， 全球筆記本電腦出貨量在 2020年達(dá)到高點(diǎn)后，在2021年同比增長19%，再次達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的 2.68億。

隨著攝像頭、應(yīng)用處理器和屏幕的不斷提升，視頻、圖片及其他多媒體應(yīng)用的存儲(chǔ)需求激增。智能手機(jī)NAND閃存容量迅速增加。NAND閃存容量已經(jīng)成為消費(fèi)者購買新款智能手機(jī)時(shí)較重要的考量因素之一。據(jù)Counterpoint智能手機(jī)存儲(chǔ)研究顯示，2020年智能手機(jī)NAND閃存平均容量首次超過100GB。

中國的存儲(chǔ)器市場發(fā)展極其迅速。據(jù)國內(nèi)市調(diào)公司統(tǒng)計(jì)，在移動(dòng)通信和計(jì)算用SSD領(lǐng)域，中國對NAND的需求占比全球?qū)?017年的30%和25%，提升到2021年的50%和30%。

隨著5G無線通信的到來，智能手機(jī)的使用將會(huì)成倍增加，對較新型號(hào)不斷提高標(biāo)準(zhǔn)的需求也會(huì)增加。預(yù)計(jì)未來中國NAND閃存顆粒的市場銷售額將保守保持15%以上的年均復(fù)合增速，到2026年市場銷售規(guī)模超過3000億人民幣。

5G和AI應(yīng)用推動(dòng)下，移動(dòng)設(shè)備對NAND存儲(chǔ)性能提出更大挑戰(zhàn)

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5G使能AI，AI成就5G。兩者的高度融合正成為中國經(jīng)濟(jì)的助推器，并給移動(dòng)終端設(shè)備帶來爆發(fā)性增長。

2020年3月，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》，要求在做好疫情防控工作的同時(shí)，全力推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。在2021年8月31日舉行的世界5G大會(huì)上，工信部部長肖亞慶表示，中國5G商用兩年多來，已建設(shè)開通99.3萬個(gè)5G基站，覆蓋全國所有地級(jí)市、95%以上的縣區(qū)、35%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，5G手機(jī)終端連接數(shù)超過3.92億。

國務(wù)院早在2017年印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中就明確提出，加快智能終端核心技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，發(fā)展新一代智能手機(jī)、車載終端、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品形態(tài)和應(yīng)用服務(wù)，在2020年3月人工智能又被列為新基建重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。當(dāng)前，人工智能從計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理、語音處理等維度全方面推進(jìn)智能手機(jī)、智慧家居、智能車載、智能可穿戴、智能機(jī)器人等領(lǐng)域移動(dòng)終端的發(fā)展，據(jù)IDC預(yù)測，2020年中國將有接近1億部5G智能終端出貨，人工智能賦能移動(dòng)終端進(jìn)入高速發(fā)展期。

5G增加了存儲(chǔ)的復(fù)雜程度，因?yàn)槊颗_(tái)移動(dòng)設(shè)備生成和消耗的數(shù)據(jù)量都是當(dāng)前設(shè)備的數(shù)倍。更高的5G吞吐量催生更豐富的內(nèi)容流，將為多媒體和視頻體驗(yàn)創(chuàng)造無限可能。因此移動(dòng)設(shè)備將需要更復(fù)雜的存儲(chǔ)系統(tǒng)來滿足速度和存儲(chǔ)要求，同時(shí)又不會(huì)增加功耗或占用空間。

而更高級(jí)的AI應(yīng)用進(jìn)一步增加了存儲(chǔ)的復(fù)雜程度。移動(dòng)設(shè)備在通過AI引擎執(zhí)行面部識(shí)別、活動(dòng)預(yù)測和增強(qiáng)數(shù)據(jù)加密等任務(wù)時(shí)，必須平衡對額外存儲(chǔ)與計(jì)算能力的需求和尺寸限制、成本效益、電池電量。搭載的 AI 芯片必須能夠根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)提供快速、準(zhǔn)確的決策，對更快存儲(chǔ)性能的需求將呈指數(shù)級(jí)增長。

5G和AI推動(dòng)下移動(dòng)設(shè)備的主要存儲(chǔ)趨勢包括：更高的順序讀取/寫入速度和帶寬性能；更大的容量；更低的成本；更優(yōu)化的控制器架構(gòu)已實(shí)現(xiàn)尺寸、損耗方面的性能提升；更先進(jìn)的嵌入式存儲(chǔ)接口，包括UFS 2.1、UFS 3.x、UFS4.x和PCIe；以及更高的可靠性和使用壽命。

先進(jìn)的NAND技術(shù)滿足移動(dòng)設(shè)備的存儲(chǔ)需求

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超薄、超便攜的筆記本電腦、平板電腦等設(shè)備需要先進(jìn)的PCIe 4.0固態(tài)硬盤為整個(gè)客戶端市場的各種用戶帶來全新的計(jì)算體驗(yàn)，以獨(dú)特的功能解決他們的計(jì)算挑戰(zhàn)，同時(shí)兼具低功耗、大容量、超薄的特性。

相對于機(jī)械硬盤等傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)，采用NAND Flash 芯片的SD 卡、固態(tài)硬盤等存儲(chǔ)裝置沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)，無噪音、壽命長、功耗低、可靠性高、體積小、讀寫速度快、工作溫度范圍廣，是未來大容量存儲(chǔ)的發(fā)展方向。

對智能手機(jī)來說，更快的閃存能夠?qū)⒂螒蚝臀募d入的時(shí)間大幅縮短，加快軟件打開的速度；更大的存儲(chǔ)容量則能夠裝下更多的照片、視頻和 APP，而不用頻頻清理存儲(chǔ)空間，帶來更好的用戶體驗(yàn)。

對存儲(chǔ)速度提升的不斷追求推動(dòng)著技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步。幾年前移動(dòng)設(shè)備上廣泛使用的 eMMC，近兩年來幾乎被淘汰了，現(xiàn)如今的旗艦智能手機(jī)多搭載嵌入式存儲(chǔ)接口UFS 3.0 和 UFS 3.1 閃存。

不斷提升容量/速度、降低功耗/體積是NAND閃存發(fā)展的大方向。對于要求高密度、高容量、占用空間小的移動(dòng)設(shè)備來說，3D NAND 正成為其首選的存儲(chǔ)解決方案。64 層 3D NAND 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元堆棧層垂直構(gòu)建存儲(chǔ)設(shè)備，其容量比傳統(tǒng)的 2D 平面NAND技術(shù)高出六倍。此外，較新的 3D NAND 內(nèi)存設(shè)備使用高性能 UFS 存儲(chǔ)接口，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)讀寫命令，并具有比上一代 e.MMC 5.1 接口更快的隨機(jī)讀取速度。3D NAND 芯片和快速 UFS 接口組合，可在更小的芯片面積上實(shí)現(xiàn)更多存儲(chǔ)，從而為配備 AI 的移動(dòng)設(shè)備帶來顯著的節(jié)省成本、低功耗和高性能。

SK海力士一直致力于NAND閃存技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步

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作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商, SK海力士一直致力于NAND閃存技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。
SK海力士開發(fā)出176層512Gb(千兆位)TLC(Triple Level Cell)4D Nand 閃存。公司從96層NAND閃存開始在市場上推出結(jié)合 CTF(Charge Trap Flash)和高集成PUC(Peri Under Cell)技術(shù)的4D產(chǎn)品。176層NAND是第三代4D產(chǎn)品,確保了業(yè)界較高水平的每片晶圓生產(chǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)比特生產(chǎn)效力比上一代提高35%以上，具備了成本競爭力。此產(chǎn)品讀取速度比上一代快20%，數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到1.6Gbps。

SK海力士將以讀取速度提升約70%、較大寫入速度提升約35%的移動(dòng)端解決方案產(chǎn)品為開端,依次推出消費(fèi)者用SSD和企業(yè)用SSD等,擴(kuò)大各應(yīng)用處的市場。利用技術(shù)優(yōu)勢持續(xù)增強(qiáng)NAND業(yè)務(wù)的競爭力，為5G和AI時(shí)代蓬勃發(fā)展的移動(dòng)存儲(chǔ)市場賦能。

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NAND閃存176層 4D NAND移動(dòng)設(shè)備5GAI